צוות מדענים בינלאומי שיכלל את שיטת הפטכוגרפיה כדי להתקרב למגבלות הפיזיות של הרזולוציה שלה. בתמונה שהם קיבלו, אטומים בודדים נראים לעין, ומעט עיוותים נגרמים על ידי רעידות תרמיות שלהם.
לאחר שהגיע לגבול הרזולוציה של שיטות מדידה מודרניות, צוות המדענים עבד בניהולו של דיוויד א. מולר. פרופסור להנדסה זה מאוניברסיטת קורנל (ארה"ב) הוא שקבע את השיא הקודם בתחום זה לפני שלוש שנים. מאמר המתאר את עבודתם של פיזיקאים אמריקאים, שוויצרים וגרמנים פורסם בכתב העת Science of the American Association for the Advancement of Science (AAAS). מכיוון שהפרסום סגור, ניתן לצפות בתצלומים מדהימים, שרובם, למרבה הצער, מובנים רק לאנשי מקצוע, בהדפסה מוקדמת של העבודה המדעית בפורטל arXiv.
הפטצ'וגרפיה מאפשרת להבחין באטומים בודדים בצורה ברורה יותר מכל אמצעי אחר, כולל כוח אטומי וסריקת מיקרוסקופים של מנהרות. והכי חשוב, שיטה זו "מסתכלת" על מבנה החומר הנחקר, ולא רק סורקת את פני השטח שלו. באופן פשוט ניתן לתאר את עקרון הפטיכוגרפיה כדלקמן. אלקטרון או קרן רנטגן מעט מפוקסים מופנים אל המדגם. מאחורי האובייקט המוקרן יש מקלט שעליו נוצר דפוס אינטרפרומטרי של אלקטרונים או פוטונים.
ניתוח האות שהתקבל, המחשב משחזר את מיקום האטומים שהסיטו פוטונים או אלקטרונים. למרות כל השיפורים, לשיטה יש עדיין כמה מגבלות משמעותיות. לדוגמה, עובי המדגם הנחקר עדיין אינו עולה על כמה עשרות ננומטרים. ככל שהוא גדול יותר, כך יש צורך במחשב חזק יותר כדי לנתח את האותות ולשחזר את התמונה, כמו גם שהרעש והעיוות בו חזקים יותר. עם זאת, הצוות של מולר אינו מיואש וכבר חוזה כמה דרכים לשפר עוד את הטכנולוגיה.
בניסוי האחרון שלהם, שם הם התקרבו לגבול התיאורטי של הפטיכוגרפיה, פיסיקאים השתמשו בקרן אלקטרונים המכוונים בזוויות שונות לגביש PrScO3 דק. התמונות שהתקבלו, שהושגו על ידי המדענים, מראות בבירור את המבנה התלת-ממדי של perovskite, המורכב מאטומים של praseodymium, scandium וחמצן. לשם השוואה, העבודה מספקת מספר דוגמאות ממחישות של מחקרים דומים בשיטות הדמיה אחרות.
כפי שמציין מולר, העבודה של עמיתיו היא כמו רכישת משקפיים חדשים לאחר שתמיד הרכיבו עדשות חלשות מאוד. מדענים להוטים כעת להשתמש בפטיכוגרפיה משופרת על מגוון אובייקטים - החל מגבישי מוליכים למחצה (למציאת פגמים בהם) ועד נוירונים חיים (לחקר תהליכים תת -מולקולריים ברקמת העצבים). בנוסף להרחבת רשימת הדגימות שהפיזיקאים הולכים להציב תחת "מיקרוסקופ" חדש, הם חושבים להרחיב את יכולות השיטה.
קודם כל, יש דרך ברורה להגדיל את הרזולוציה - לקחת דגימה מאטומים כבדים ככל האפשר ולצנן אותה לטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט. אבל אם בין התוצאות של 2018 לעבודה הנוכחית, ההבדל בבהירות התמונה היה כמעט שני סדרי גודל, אז הקירור כבר לא ייתן עלייה כזו.בנוסף, ניתן להשתמש במחשבי -על ורשתות עצביות כדי להאיץ את חישוב הנתונים המתקבלים על ידי מקלט הקרינה. לא סביר שהשיפור האחרון יגדיל את הרזולוציה של השיטה, אך הוא יאפשר סריקת מבנים גדולים יותר.